(57)【要約】【課題】  トレッドパターンに起因する騒音の時間的変動による不快感をなくし、更に開発効率にも優れる空気入りタイヤを提供する。【解決手段】  複数種類のピッチ長を有する模様構成要素５ａ〜５ｅがタイヤ周方向に配列されてなる模様構成要素列６をトレッドパターンに備える空気入りタイヤであって、模様構成要素の総ピッチ数ｎで１つの山と谷を形成する正弦波に従う模様構成要素の配列を１次の調和配列とするとき、模様構成要素列６が、５次、７次、９次および１１次の各調和配列に従って模様構成要素５ａ〜５ｅを配列してなる４つのセグメント７Ａ〜７Ｄで構成されたものである。その際、４つのセグメント７Ａ〜Ｄが略同じエネルギーを持つように上記総ピッチ数ｎが各セグメントに配分されていることが好ましい。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類のピッチ長を有する模様構成要素がタイヤ周方向に配列されてなる模様構成要素列をトレッドパターンに備える空気入りタイヤであって、
前記模様構成要素の総ピッチ数で１つの山と谷を形成する正弦波に従う模様構成要素の配列を１次の調和配列とするとき、前記模様構成要素列が、５次、７次、９次および１１次の各調和配列に従って前記模様構成要素を配列してなる４つのセグメントで構成されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記４つのセグメントが略同じエネルギーを持つように前記模様構成要素の総ピッチ数が各セグメントに配分されたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤ、特にトレッドパターンに起因する騒音性能に優れた空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トレッド面にタイヤ周方向に延びる複数の縦溝とタイヤ幅方向に延びる複数の横溝を有し、縦溝と横溝とで囲まれたブロックを有する空気入りタイヤでは、接地時にタイヤのトレッドパターンによって生じる騒音を低減させる為に、周方向ピッチ長の異なる複数種類のブロックをタイヤ周上に配置するいわゆるバリアブルピッチ配置型のトレッドパターンを採用し、車両走行中に生じるパターンノイズ（ピッチ騒音）の発生周波数分散化を図り、騒音レベルを低減している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、トレッドを調波セグメントに分割し、各セグメントに正弦波に従うようなピッチ配列、即ち調和配列を導入することが開示されている。より詳細には、各セグメントの寸法が調和数列の１／４、１／５、１／６、１／７、１／８の各項に対応するように分割することが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、このような調和配列した空気入りタイヤにおいて、ピッチ配列の周期性に起因した振動又はビード音の低減を図るため、ブロックの配列にタイヤ赤道及び／又は縦溝に関して実質上鏡面対称の周期性を与えることが開示されている。
【０００５】
ところで、タイヤ騒音の検討においては騒音レベル（音圧）のみで捉えるだけでは不十分であり、音質特性についても考慮が必要である。このような知見に基き、タイヤ円周上に使われるピッチの順序であるピッチ配列に関して、その構成方法についても、様々な机上シミュレーション手法と数学的手法（遺伝アルゴリズム、カオス関数など）を組み合わせて導入することで、音質特性に優れたピッチ配列構成を決定する手法が提案され、ピッチ騒音の音質特性が改善されている（例えば、特許文献３，４参照）。
【０００６】
但し、トレッドパターンのバリアブルピッチ個数や各ピッチ長、ピッチ配列構成の決定においては、それらがタイヤの摩耗性能やユニフォミティ性能にも影響する為、その性能変化が許容範囲内に納まる範囲で改良を行なう事が必要である。
【特許文献１】特開昭５４−１１５８０１号公報
【特許文献２】特開２０００−８５３１７号公報
【特許文献３】特開平１１−２０４１１号公報
【特許文献４】特開２００１−１３０２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、静寂なトレッドパターン構成を設計する為のアプローチも理論的になり、机上シミュレーションと数学的手法を組み合わせた机上演算処理による最適化を実施するものが多いが、トレッドパターン（サイズ）毎に検討を進め、且つ他性能も見極めながらこのような手法を用いる場合には、工数的・効率的に現実的ではなく、短時間で容易に優れたピッチ配列構成を決定する事が困難である。
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、トレッドパターンに起因する騒音の時間的変動による不快感をなくし、更に決定されるピッチ配列構成が一様に短時間に決定できることから、開発効率にも優れる空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、トレッドパターン騒音の低減目的で適用されるパターンピッチ配列構成について、調和関数による配列定義方法を検討していくなかで、トレッドパターン騒音の音質の改善に優れる調和配列の組み合わせ（高次次数を有する調和関数配列の組み合わせ）を見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の空気入りタイヤは、複数種類のピッチ長を有する模様構成要素がタイヤ周方向に配列されてなる模様構成要素列をトレッドパターンに備える空気入りタイヤであって、前記模様構成要素の総ピッチ数で１つの山と谷を形成する正弦波に従う模様構成要素の配列を１次の調和配列とするとき、前記模様構成要素列が、５次、７次、９次および１１次の各調和配列に従って前記模様構成要素を配列してなる４つのセグメントで構成されたものである。
【００１１】
ここで、調和配列とは、模様構成要素をその周方向長さ（即ち、ピッチ長）がタイヤ周方向において正弦波状に変化するように並べたものをいう。
【００１２】
上記本発明の空気入りタイヤにおいては、前記４つのセグメントが略同じエネルギーを持つように前記模様構成要素の総ピッチ数が各セグメントに配分されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の空気入りタイヤであると、上記した模様配列要素の配列構成により、トレッドパターンに起因する騒音の時間的変動感による不快感を低減することができる。また、トレッドパターン毎に机上シミュレーションと数学的手法を組み合わせた複雑な机上演算処理で配列構成を決定する必要がなくなることから、短時間で容易に優れたピッチ配列構成を決定することができ、タイヤの開発効率に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明について更に詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドパターンを示す平面図、図２は、同タイヤの側面概略図である。
【００１６】
このタイヤは、トレッドに周方向に延びる複数本、詳細には６本の縦溝１を備える。そして、この縦溝１又はトレッド端２によって区画される６列の陸部のうち、両端の各２列の陸部については、タイヤ周方向に間隔をおいて配された横溝３により複数のブロック４が形成されている。該ブロック４とそれに隣接する１本の横溝３とで模様構成要素５が形成され、この模様構成要素５をタイヤ周方向に配列することで模様構成要素列であるブロック列６が形成されている。
【００１７】
各ブロック列６につき、模様構成要素５は５つのバリアブルピッチ長を有する。即ち、周方向長さであるピッチ長のみが異なりその他の形状は共通する５種類の模様構成要素５ａ〜５ｅを配設することにより１つのブロック列６が構成されている。ピッチ長の比、即ち、ピッチ長の最大値と最小値の比は特に限定されないが、最大値／最小値＝１．１〜１．７であることが好ましい。なお、バリアブルピッチ長は複数種であれば５種類には限定されず、例えば３種類又は７種類であってもよい。
【００１８】
本実施形態において、模様構成要素５ａ〜５ｅは、以下の配列構成に従って、タイヤ周方向に配列されている。
【００１９】
すなわち、模様構成要素５の総ピッチ数で１つの山と谷を形成する正弦波に従う模様構成要素５の配列を１次の調和配列と定義したとき、模様構成要素列であるブロック列６は、５次、７次、９次および１１次の各調和配列に従って模様構成要素５ａ〜５ｅを配列してなる４つのセグメント７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄで構成されている（図２参照）。より詳細には、タイヤ１周のパターンピッチ数をｎとしたとき、このｎ個の模様構成要素５で、１つの山と谷を持つ正弦波を形成するような模様構成要素５の調和配列を１次と定義する。そして、このように定義したとき、ブロック列６をタイヤ周方向において４つのセグメント７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄに分割し、セグメント７Ａでは５次の調和配列、セグメント７Ｂでは７次の調和配列、セグメント７Ｃでは９次の調和配列、セグメント７Ｄでは１１次の調和配列にそれぞれ従って模様構成要素５ａ〜５ｅを配列させ、これら４つのセグメント７Ａ〜７Ｄをタイヤ周方向に結合することにより、タイヤ１周のピッチ配列構成を成している。
【００２０】
また、各セグメント７Ａ〜７Ｄを結合する際に、結合部の各セグメント間で急激なピッチバリアブルの変化を生じないように、即ち隣接する模様構成要素のピッチ長が急激に変化しないように、セグメント内で位相を調整して結合されている。
【００２１】
更に、４つのセグメント７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄに分割する際、各セグメントが略同じエネルギーを持つように、即ち、各セグメントが有するエネルギーを均一化し得るように、模様構成要素５の総ピッチ数ｎが各セグメント７Ａ〜７Ｄに配分されている。より詳細には、タイヤ１周分の持つエネルギーを１００％としたとき、各セグメントが２５％±α％のエネルギーを持つように配分されている。ここで、α＝０であることが好ましいが、実際のピッチ個数は離散値であるためα≦５であればよい。
【００２２】
図３および図４は、このような４つのセグメント７Ａ〜Ｂからなるピッチ配列構成の例を示した図である。図３の配列例では、５次のセグメント７Ａ、７次のセグメント７Ｂ、９次のセグメント７Ｃ、１１次のセグメント７Ｄの順に結合されており、図４の配列例では、５次のセグメント７Ａ、９次のセグメント７Ｃ、７次のセグメント７Ｂ、１１次のセグメント７Ｄの順に結合されている。
【００２３】
上記のように各セグメント７Ａ〜７Ｄの持つエネルギーを均一化するためには、各セグメントのピッチ個数を以下のように設定すればよい。但し、ｎは模様構成要素の総ピッチ数である。
【００２４】
５次のセグメント７Ａ＝５ｎ／３２（個）
７次のセグメント７Ｂ＝７ｎ／３２（個）
９次のセグメント７Ｃ＝９ｎ／３２（個）
１１次のセグメント７Ｄ＝１１ｎ／３２（個）
なお、ピッチ数は整数でなければならないため、上記の各値が整数でない場合には、四捨五入などにより整数に切り上げ又は切り下げられ、かつ、合計がｎ個となるように調整される。
【００２５】
上記各セグメント７Ａ〜７Ｄのピッチ個数は次のようにして求められる。
【００２６】
まず、一般に低周波の波ほどその波の持つエネルギーが大きくなり、そのエネルギー比は周波数の逆数に比例するので、各次数のタイヤ１周分のエネルギー比は表１に示すように、５次：７次：９次：１１次＝１／５：１／７：１／９：１／１１である。このことから、各次数の１周期分のエネルギー比は、５次の場合を（１／５）／５＝１／２５とすれば、７次で１／４９、９次で１／８１、１１次で１／１２１となる。そのため、同じエネルギーを持つために必要な周期（サイクル）の比は、その逆数の比、即ち、５次：７次：９次：１１次＝２５：４９：８１：１２１となる。各次数の１周期を構成するために必要なピッチ数は、５次がｎ／５、７次がｎ／７、９次がｎ／９、１１次がｎ／１１であるため、各次数が同じエネルギーを持つために必要なピッチ数の比は、表１に示すように、５次：７次：９次：１１次＝５：７：９：１１である。従って、各次数のセグメントのエネルギーを均一化し得るピッチ数は上記した各個数になる（表１参照）。
【表１】
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【００２７】
例えば、模様構成要素５の総ピッチ数がｎ＝６０（個）である場合、表１に示すように、５次のセグメントは９．３７５個、７次のセグメントは１３．１２５個、９次のセグメントは１６．８７５個、１１次のセグメントは２０．６２５個となるため、それぞれ四捨五入して９個、１３個、１７個、２１個となり、よって、６０個の総ピッチ数をこのように配分すれば、各セグメントの持つエネルギーを均一化することができる。
【００２８】
このようにして配分された実際の各セグメントのエネルギー比を求めると、５次のセグメントでは、ピッチ数が９個であるため、実際の周期は９÷（６０／５）＝０．７５である。同様に、各次数の実際の周期は、７次のセグメントで１３÷（６０／７）＝１．５２、９次のセグメントで１７÷（６０／９）＝２．５５、１１次のセグメントで２１÷（６０／１１）＝３．８５である。これらの周期に各次数の１周期分のエネルギー比を乗じて、タイヤ１周分のエネルギーを１００％とした各セグメントのエネルギー比率を算出すると、表１に示すように、５次のセグメントで２４．１％、７次のセグメントで２４．９％、９次のセグメントで２５．３％、１１次のセグメントで２５．６％となり、いずれも２５％±５％の範囲内に含まれている。そのため、上記ピッチ個数に配分することによりエネルギーが均一化されることが分かる。
【００２９】
なお、模様構成要素の総ピッチ数ｎは、特に限定されないが、通常は２０〜８０個の範囲内で設定される。
【００３０】
以上説明したピッチ配列構成であると、パターンピッチノイズに起因する音質特性に優れる。ここでいうパターンピッチノイズに起因する音質特性とは、主にバリアブルピッチ長によって分散され、タイヤ回転速度に依存して発生するピッチノイズ周波数帯域における騒音が時間経過と共に変動することによって不快感を示すことによるものであり、上記ピッチ配列構成であると、この音質特性を改善して不快感を低減することができる。
【００３１】
上記において、ピッチ配列構成に含まれる調和周波数の最小次数を５次、即ちピッチ個数ｎの１／５とすることの意義は、人間の聴感特性に依存し、毎秒３０サイクル（３０Ｈｚ）よりも小さい周波数については、通常、可聴領域ではないが、所定の周波数の騒音レベルが上記サイクルで変動する場合においてはビート音として検知され得ることによるものである。即ち、最小次数を３次とした場合、タイヤの回転数が１０回／秒程度であると、３０Ｈｚ程度の周波数となるため、これがビート音として検知され、騒音の時間的変動感を与えてしまう。逆に、ピッチ配列構成に含まれる調和周波数の最大次数を１１次としたのは、ピッチ配列全体における急激なピッチバリアブル間の変化を生じさせないためである。
【００３２】
また、上記ピッチ配列構成に含まれる調和周波数をピッチ個数ｎの１／５，１／７，１／９，１／１１と設定すること、即ち調和配列の次数を５次、７次、９次、１１次とすることの意義は、各セグメントのピッチ配列の交互の共振特性を排除し、優れた音質特性を得るためである。
【００３３】
また、上記のように各セグメントの持つエネルギーを均一化することにより、各セグメントにより発生する音のレベルを均一化して、音の変動感を一層効果的に低減することができる。
【００３４】
また、上記ピッチ配列構成を採用することにより、ピッチ長の大きいブロックやピッチ長の小さいブロックがタイヤ周上の一部に偏在することを回避することができるので、従来のピッチ配列構成のトレッドパターンに対して、タイヤの摩耗性能及びユニフォミティ性能の変化は許容レベルに留めることが可能である。
【００３５】
なお、上記実施形態において、４列のブロック列６は、ともに模様構成要素５の総数および模様構成要素５の配列は同じとし、位相のみを異ならせて設けられている。但し、タイヤ周方向の模様構成要素５の総数は同じとして模様構成要素５の配列を異ならせることもできる（例えば、５次、７次、９次、１１次の結合順序を変える等）。
【００３６】
また、上記したピッチ配列構成をとる模様構成要素列は、上記のようなブロック４から構成されるブロック列６には限定されず、同一模様の繰り返し単位を持つものであれば、ブロック列以外にも適用することができる。
【実施例】
【００３７】
図１に示すトレッドパターンの乗用車用空気入りタイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）において、トレッドの左右両側の４列のブロック列６につき、図３に示すピッチ配列構成（合成波形の順：５次→７次→９次→１１次）に従って模様構成要素５ａ〜５ｅを配列させたタイヤを実施例１とした。同様に、図４に示すピッチ配列構成（合成波形の順：５次→９次→７次→１１次）に従って模様構成要素５ａ〜５ｅを配列させたタイヤを実施例２とした。更に、図５（ａ）に示すピッチ配列構成（３次の調和配列）に従って模様構成要素５ａ〜５ｅを配列させたタイヤを比較例１、図５（ｂ）に示すピッチ配列構成（乱数生成により抽出した優良配列構成）に従って模様構成要素５ａ〜５ｅを配列させたタイヤを比較例２、図５（ｃ）に示すピッチ配列構成（乱数生成により抽出した最悪配列構成）に従って模様構成要素５ａ〜５ｅを配列させたタイヤを比較例３とした。
【００３８】
実施例１、２及び比較例１〜３の各タイヤについて、机上シミュレーションにより騒音特性を評価した。机上シミュレーションは、ピッチ配列構成に従って配置したトレッドパターンに対し、特開２００３−１３６９２６号公報に記載の方法に基づいて接地形状による走査を実施して変動線を作成し、得られた変動線から人工音を生成し、市販の音質解析ツールを用いてラウドネス、シャープネス及びトナリティの各音質評価指標を算出して音質特性を評価した。表２に示すように結果は比較例１を１００とした指数表示であり、数値が小さい方が音質性能に優れることを意味する。なお、表中のＦＦＴとはファーストフーリエトランスフォーメーションのことであり、周波数分析の全波形レベルでの騒音特性を示す。
【００３９】
また、得られた各タイヤについて、実車官能評価を実施して騒音の変動感を評価した。実車官能評価は、各タイヤをセダン型乗用車に装着して、タイヤパターンノイズが明確となる路面特性をもつ路面上を一定速度（４０ｋｍ／ｈ）で走行した際の車室内騒音の変動感を官能評価した。結果は比較例１を１００とした指数表示であり、数値が大きいほど音の変動感が小さく良好であることを示す。
【００４０】
更に、得られた各タイヤについて、摩耗性を評価した。摩耗性は、各タイヤをセダン型乗用車に装着して、規定の空気圧で一般路を走行し、１万ｋｍ走行後の摩耗量を評価した。結果は、比較例１を１００とした指数表示であり、数値が大きいほど摩耗量が少なく良好であることを示す。
【表２】
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表２に示すように、実施例１，２のタイヤでは、机上シミュレーション結果における音質特性に優れ、また、実車官能評価でも音の変動感による不快感が低減されていた。しかも、摩耗性を損なうものではなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係るタイヤのトレッドパターンの一部平面図である。
【図２】同タイヤの側面概略図である。
【図３】実施例１のピッチ配列構成を示す図である。
【図４】実施例２のピッチ配列構成を示す図である。
【図５】（ａ）は比較例１のピッチ配列構成を示す図、（ｂ）は比較例２のピッチ配列構成を示す図、（ｃ）は比較例３のピッチ配列構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…縦溝
２…トレッド端
３…横溝
４…ブロック
５，５ａ〜５ｅ…模様構成要素
６…ブロック列（模様構成要素列）
７Ａ…５次の調和配列のセグメント
７Ｂ…７次の調和配列のセグメント
７Ｃ…９次の調和配列のセグメント
７Ｄ…１１次の調和配列のセグメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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